Expeditie Beagle

Macro-evolutie

Macro-evolutie is een evolutionair proces over geologische tijdschalen, welke kan leiden tot de evolutie van duidelijk van elkaar verschillende genera en hogere taxa. Er zijn vele voorbeelden bekend van macro-evolutie, en hiervan worden er een paar besproken. In het kader van macro-evolutie staat het begrip adaptieve radiatie centraal. Adaptieve radiatie vindt plaats als één of een kleine groep van voorouder soorten snel diversifieert in een groot aantal soorten, die veel verschillende ecologische niches bezetten. Er zijn verschillende factoren die kunnen leiden tot adaptieve radiatie:

Ecologisch opportunisme
Morfologische innovaties
Radiatie na massa-extinctie

ecologisch opportunisme
De voorouders van de Galápagos vinken (bekend door het onderzoek van Charles Darwin aan deze vogels) en van fruitvliegen op Hawaii koloniseerden eilanden die op dat moment weinig concurrenten en een grote variatie aan voedselbronnen hadden. Deze omstandigheden maakten snelle diversificatie en soortsvorming mogelijk. Het feit dat deze organismen de eilanden koloniseerden was een kwestie van blind geluk maar leidde wel tot de vele verschillende soorten vinken en fruitvliegen die we vandaag de dag daar nog vinden.

Een tweede manier van ecologisch opportunisme is een niche bezetten die weer vrijgekomen is omdat er een massa-extinctie heeft plaatsgevonden. Wanneer er een massa-extinctie heeft plaatsgevonden betekent dit in biologische zin dat er niches vrijkomen die door nieuwe soorten opgevuld kunnen worden. In principe kunnen twee verschillende soorten niet dezelfde niche bezetten omdat competitie er dan voor zorgt dat overlevingskansen verkleind worden. Als er een soort uitsterft, kan een andere of nieuwe soort deze niche wel innemen. Denk maar aan: de één zijn dood is de ander zijn brood. Daarom zien we over het algemeen dat wanneer er niches vrijkomen door een massa-extinctie, er binnen een korte tijd veel nieuwe soorten ontstaan. Massa-extincties, die veroorzaakt zijn door klimaatsverandering, kunnen voor nieuwe niches zorgen en staan daarom aan de grondslag van snelle evolutie.


morfologische innovatieBinnen het plantenrijk is minstens tweemaal een grote radiatie ontstaan door morfologische innovaties. De eerste was de radiatie van landplanten, ongeveer 400 miljoen jaar geleden. Tijdens deze periode evolueerden vroege landplanten morfologische kenmerken zoals een wasachtig laagje op de cuticula en huidmondjes voor de opname van CO2. Een tweede radiatie vond ongeveer 110 miljoen jaar geleden plaats en hierbij ontstonden vele soorten bloemplanten (angiospermen). Vandaag de dag leven er ongeveer 240.000 soorten bloemplanten van de Arctische toendra tot aan het tropisch regenwoud. Omdat bloemplanten met behulp van hun bloemen een efficiënte bestuiving hadden wordt gedacht dat dit de morfologische aanpassing was die deze radiatie mogelijk maakte.

Cambrische explosie

cambrische explosieEen van de belangrijkste radiaties is die aan het begin van het Phanerozoicum, ongeveer 550 miljoen jaar geleden, die ook wel de Cambrische explosie wordt genoemd. In een korte periode ontstonden grote aantallen nieuwe meercellige dierlijke soorten en genera in de oceaan, waarvan vele fossielen gevonden zijn. Het plotselinge ontstaan van harde delen, vooral een stekelig pantser of exoskelet, wordt wel verklaard als het begin van de natuurlijke wapenwedloop tussen prooi en predator, een race die tot op de dag van vandaag doorgaat en bovendien één van de belangrijkste factoren van natuurlijke selectie is. Andere wetenschappers schrijven deze radiatie toe aan het feit dat de zuurstofconcentratie in het zeewater op dat moment toenam, waardoor grotere lichaamsvormen en hoger metabolisme mogelijk waren. Gedacht wordt is dat een grotere omvang een voorwaarde is voor de evolutie van weefsels en dat hoger metabolisme nodig is voor krachtige beweging.


Er zijn twee manieren waarop er na een sterke klimaatsverandering radiatie kan optreden. Als er door deze klimaatsverandering een massa-extinctie optreedt, kan door middel van ecologisch opportunisme snel radiatie plaatsvinden. Maar, het klimaat kan ook dusdanig veranderen dat de omstandigheden gunstiger worden voor een bestaande groep dieren. Er is dan snelle radiatie van deze groep organismen mogelijk. Een goed voorbeeld hiervan zien we bij de evolutie van de primaten, waaronder dus ook de mens. De vroege voorouder van alle huidige primaten leefde al ten tijde van de dinosauriërs, en overleefde de Krijt-Tertiair grens. Ongeveer ten tijde van het Paleoceen-Eoceen Temperatuurs Maximum (55 miljoen jaar geleden) zien we het ontstaan van een nieuwe groep primaten: de euprimaten, een relatief ontwikkelde groep primaten. Deze primaten hadden grijphanden in plaats van poten, waarmee ze bijvoorbeeld fruit van bomen konden plukken. Tijdens de PETM warmde de aarde zo’n 4-8 graden op en deze klimaatsverandering werkte waarschijnlijk in het voordeel van deze groep primaten. Door de opwarming groeiden er andere planten en bomen en de euprimaten verspreidden zich snel over grote gebieden. Het duurde toen nog ongeveer 50 miljoen jaar voordat uit deze vroege voorouder uiteindelijk de eerste mensachtige ontstonden. In het Eoceen ontstaan ook belangrijke dieren die de transitie van het land naar de oceaan maken en waaruit de huidige walvissen zijn ontstaan.